基于电流载波的表箱与户表关系识别方法及系统

摘要

本发明具体涉及基于电流载波的表箱与户表关系识别方法及系统。所述方法包括：各个户表分别发射出特定频率的特征电流信号并叠加在户表原有的工频电流信号中传输；所述特征电流信号携带有户表唯一性对应的身份特征信号；表箱接收对应户表传输的工频电流信号，并提取工频电流信号中的特征电流信号；根据表箱所接收特征电流信号中携带的身份特征信号确定归属于该表箱的对应户表，并建立表箱与各个对应户表之间的归属关系。本发明还相应的公开了一种表箱与户表关系识别系统。本发明中基于电流载波的表箱与户表关系识别方法及系统能够识别出箱与户表之间的唯一性对应归属关系，从而能够提升台区物理拓扑关系的识别准确性。

权利要求

1.基于电流载波的表箱与户表关系识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：各个户表分别发射出特定频率的特征电流信号并叠加在户表原有的工频电流信号中传输；所述特征电流信号携带有户表唯一性对应的身份特征信号；

S02：表箱接收对应户表传输的工频电流信号，并提取工频电流信号中的特征电流信号；

S03：根据表箱所接收特征电流信号中携带的身份特征信号确定归属于该表箱的对应户表，并建立表箱与各个对应户表之间的归属关系，以利用电流载波同分支及以上层级传输以及传播距离短、衰减快的特性实现表箱与户表的归属识别；

步骤S02中，通过耦合和滤波的方式提取工频电流信号中的特征电流信号；通过1000:1的互感器对工频电流信号进行耦合，以得到特定220V电流信号；通过高频互感器和滤波电路对特定220V电流信号进行滤波，以滤除工作频率50Hz的电流信号，并得到对应的特征电流信号。

2.如权利要求1所述的基于电流载波的表箱与户表关系识别方法，其特征在于：识别出表箱的物理相线A、B、C；然后分别针对相线A、B、C单独执行步骤S01到S03，使得能够确定户表归属的表箱及其对应的相线。

3.如权利要求1所述的基于电流载波的表箱与户表关系识别方法，其特征在于：步骤S03中，当两个或多个表箱接收到同一户表的特征电流信号时，以所接收的特征电流信号能量值最大的表箱作为对应户表所归属的表箱。

4.如权利要求1所述的基于电流载波的表箱与户表关系识别方法，其特征在于：步骤S01中，户表通过宽带载波模块发射特定频率信号，该特定频率信号能够转换为对户表原有工作电压220V做功的特征电流信号。

5.如权利要求4所述的基于电流载波的表箱与户表关系识别方法，其特征在于：步骤S01中，户表发射的特征电流信号叠加在户表原有工作频率为50Hz的工频电流信号中传输。

6.基于电流载波的表箱与户表关系识别系统，其特征在于，基于权利要求1中所述的表箱与户表关系识别方法实施，具体包括：宽带载波模块，设置于户表内，用于在户表内发射出特定频率的特征电流信号并叠加在户表原有的工频电流信号中传输；所述特征电流信号携带有户表唯一性对应的身份特征信号；

断路器接收模块，设置于表箱的断路器位置，用于接收户表传输给表箱的工频电流信号，并能够提取工频电流信号中的特征电流信号；

中央处理模块，用于接收归属于表箱的对应户表的身份特征信号，并建立表箱与各个对应户表之间的归属关系。

7.如权利要求6所述的基于电流载波的表箱与户表关系识别系统，其特征在于：所述断路器接收模块包括用于对工频电流信号进行耦合的1000:1互感器，以及用于对工频电流信号进行滤波的高频互感器和滤波电路。

说明书

基于电流载波的表箱与户表关系识别方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及智能电网技术领域，具体涉及基于电流载波的表箱与户表关系识别方法及系统。

背景技术

[0002] 近年来，各电网公司在智能电网建设方面投入了大量的人力物力，智能电网建设取得了重大进展，利用智能电网的基础数据进行大数据分析解决电网的安全、故障抢修、线
损管理等实际问题也初现成效。其中，低压台区物理拓扑关系是台区精细化管理的基础，在
台区的新建、改扩升级以及日常维护检修过程中、台区的线路、设备变更均会导致台区物理
拓扑关系的改变。为了实现台区的精细化管理，掌握台区的“变‑分支箱‑表箱‑户表”物理拓
扑关系是非常必要的。

[0003] 现有技术中，主要采用电力载波信号法和脉冲电流法等方式识别台区的“变‑分支箱‑表箱‑户表”物理拓扑关系。其中，公开号为CN110389269A的中国专利也公开了《一种基
于电流优化匹配的低压台区拓扑关系识别方法》，其包括：获取低压台区任一相低压出线首
端的电力参数及待识别电表的电力参数；根据任一相低压出线首端的电力参数及待识别电
表的电力参数分别计算任一相低压出线首端的有功电流值及待识别电表的有功电流值；根
据任一相低压出线首端的有功电流值及待识别电表的有功电流值，以及低压台区的拓扑关
系识别优化模型，确定低压台区的拓扑关系，拓扑关系包括户变关系、相序关系与线户关
系。

[0004] 上述现有方案中的低压台区拓扑关系识别方法，能够在不增加额外终端设备的前提下实现低压台区拓扑关系的识别，进而提高低压台区运维管理的水平。申请人发现，上述
现有方案中的识别方法识别了户变关系、相序关系以及线户关系，即能够实现“变‑分支箱‑
表箱”这部分线路的物理拓扑关系识别。因为“变‑分支箱‑表箱”这部分线路中相邻分支箱
的距离相对较远、分支箱的密度较低，使得相邻分支箱之间电力参数信号的接收和识别不
容易受到彼此的影响。然而，“表箱‑户表”这部分线路中相邻表箱之间的距离很近，一般是
几米到一米以下的距离，因此相邻表箱之间的电力参数信号的接收和识别容易受到彼此的
影响，即户表发送的电力参数信号可能被两个或多个表箱同时接收，使得“表箱‑户表”之间
的归属关系很难确定，导致台区物理拓扑关系的识别准确性不好。因此，申请人想到设计一
种能够识别出箱与户表之间唯一性对应归属关系的表箱与户表关系识别方法。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够识别出箱与户表之间唯一性对应归属关系的表箱与户表关系识别方法及系统，从而能够提升
台区物理拓扑关系的识别准确性。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

[0007] 基于电流载波的表箱与户表关系识别方法，包括以下步骤：

[0008] S01：各个户表分别发射出特定频率的特征电流信号并叠加在户表原有的工频电流信号中传输；所述特征电流信号携带有户表唯一性对应的身份特征信号；

[0009] S02：表箱接收对应户表传输的工频电流信号，并提取工频电流信号中的特征电流信号；

[0010] S03：根据表箱所接收特征电流信号中携带的身份特征信号确定归属于该表箱的对应户表，并建立表箱与各个对应户表之间的归属关系。

[0011] 优选的，识别出表箱的物理相线A、B、C；然后分别针对相线A、B、C单独执行步骤S01到S03，使得能够确定户表归属的表箱及其对应的相线。

[0012] 优选的，步骤S03中，当两个或多个表箱接收到同一户表的特征电流信号时，以所接收的特征电流信号能量值最大的表箱作为对应户表所归属的表箱。

[0013] 优选的，步骤S01中，户表通过宽带载波模块发射特定频率信号，该特定频率信号能够转换为对户表原有工作电压220V做功的特征电流信号。

[0014] 优选的，步骤S01中，户表发射的特征电流信号叠加在户表原有工作频率为50Hz的工频电流信号中传输。

[0015] 优选的，步骤S02中，通过耦合和滤波的方式提取工频电流信号中的特征电流信号。

[0016] 优选的，步骤S02中，通过1000:1的互感器对工频电流信号进行耦合，以得到特定220V电流信号。

[0017] 优选的，步骤S02中，通过高频互感器和滤波电路对特定220V电流信号进行滤波，以滤除工作频率50Hz的电流信号，并得到对应的特征电流信号。

[0018] 本发明还公开了基于电流载波的表箱与户表关系识别系统，其基于上述的表箱与户表关系识别方法实施，具体包括：

[0019] 宽带载波模块，设置于户表内，用于在户表内发射出特定频率的特征电流信号并叠加在户表原有的工频电流信号中传输；所述特征电流信号携带有户表唯一性对应的身份
特征信号；

[0020] 断路器接收模块，设置于表箱的断路器位置，用于接收户表传输给表箱的工频电流信号，并能够提取工频电流信号中的特征电流信号；

[0021] 中央处理模块，用于接收归属于表箱的对应户表的身份特征信号，并建立表箱与各个对应户表之间的归属关系。

[0022] 优选的，所述断路器接收模块包括用于对工频电流信号进行耦合的1000:1互感器，以及用于对工频电流信号进行滤波的高频互感器和滤波电路。

[0023] 本发明中的表箱与户表关系识别方法及系统与现有技术相比，具有如下有益效果：

[0024] 1、本发明中，户表能够发射携带有户表唯一性对应身份特征信号的特征电流信号，而表箱通过接收特征电流信号来向获取对应户表的身份特征（例如ID编号等），使得能
够有效的确定表箱与户表之间的唯一性对应归属关系，从而能够提升台区物理拓扑关系的
识别准确性。

[0025] 2、本发明中，通过特征电流信号与工作频率电流信号叠加的方式发送和接收信号，即能够通过电流载波信号完成户表的归属识别，一方面，电流载波信号只有同分支及以
上层级才会传输，使得同一平行表箱很难接收另一个表箱的特征电流信号；另一方面，电流
载波信号具有传播距离短和衰减快的特性，使得电流载波信号更难被两个或多个表箱同时
接收，进而能够保证表箱和户表归属关系的唯一性识别效果。

[0026] 3、本发明中，在两个或多个表箱接收到同一户表的特征电流信号时，以所接收的特征电流信号能量值最大的表箱作为对应户表所归属的表箱，因为户表与表箱线路距离的
原因，户表所归属的表箱接受到的特征电流信号能量值必然更大，从而能够更好的辅助实
现表箱与户表之间的唯一性对应归属关系识别。

附图说明

[0027] 为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

[0028] 图1为实施例一中表箱与户表关系识别方法的逻辑框图；

[0029] 图2为实施例一中台区物理线路关系的结构示意图；

[0030] 图3为实施例一中户表的结构示意图；

[0031] 图4为实施例一中特征电流信号与50Hz的电流信号叠加的波形图；

[0032] 图5为实施例一中特征电流信号的波形图；

[0033] 图6为实施例二中表箱与户表关系识别系统的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

[0035] 实施例一：

[0036] 本实施例中公开了一种基于电流载波的表箱与户表关系识别方法。

[0037] 如图1所示，基于电流载波的表箱与户表关系识别方法，包括以下步骤：

[0038] S01：各个户表分别发射出特定频率的特征电流信号并叠加在户表原有的工频电流信号中传输；所述特征电流信号携带有户表唯一性对应的身份特征信号；

[0039] S02：表箱接收对应户表传输的工频电流信号，并提取工频电流信号中的特征电流信号；

[0040] S03：根据表箱所接收特征电流信号中携带的身份特征信号确定归属于该表箱的对应户表，并建立表箱与各个对应户表之间的归属关系。

[0041] 具体的，台区的“变‑分支箱‑表箱‑户表（电能表）”物理拓扑关系如图2所示。其中，“变‑分支箱‑表箱”这部分线路的物理拓扑关系通过现有手段获取。

[0042] 本发明中，户表能够发射携带有户表唯一性对应身份特征信号的特征电流信号，而表箱通过接收特征电流信号来向获取对应户表的身份特征（例如ID编号等），使得能够有
效的确定表箱与户表之间的唯一性对应归属关系，从而能够提升台区物理拓扑关系的识别
准确性。其次，本发明中通过特征电流信号与工作频率电流信号叠加的方式发送和接收信
号，即能够通过电流载波信号完成户表的归属识别，一方面，电流载波信号只有同分支及以
上层级才会传输，使得同一平行表箱很难接收另一个表箱的特征电流信号；另一方面，电流
载波信号具有传播距离短和衰减快的特性，使得电流载波信号更难被两个或多个表箱同时
接收，进而能够保证表箱和户表归属关系的唯一性识别效果。进一步的，电流载波信号具有
功耗小的优势，并且不需要增设大功率的电力载波信号发生装置，这使得电路改造成本低，
从而能够降低台区物理拓扑关系的识别成本。

[0043] 具体实施过程中，识别出表箱的物理相线A、B、C；然后分别针对相线A、B、C单独执行步骤S01到S03，使得能够确定户表归属的表箱及其对应的相线。

[0044] 实际识别过程中，表箱内包括相线A、B、C和零线N；户表一般连接零线N以及相线A、B、C中的一条相线，因此在识别表箱与户表归属关系时，还需要确定户表对应的相线。由于
相线A、B、C距离很近，使得相线A、B、C之间存在特征电流信号相间串扰的问题。所以，本发明
分别针对相线A、B、C单独执行表箱与户表归属关系识别，即能够分相线进行特征电流信号
的发射和收集，使得能够避免特征电流信号相间串扰的问题，从而能够提升台区物理拓扑
关系的识别准确性。

[0045] 具体实施过程中，步骤S03中，当两个或多个表箱接收到同一户表的特征电流信号时，以所接收的特征电流信号能量值最大的表箱作为对应户表所归属的表箱。

[0046] 实际识别过程中，距离非常近的表箱之间特征电流信号的接收容易受到彼此的影响，即户表发射的特征电流信号可能被两个或多个表箱同时接收，使得“表箱‑户表”之间的
归属关系很难确定。所以，本发明在两个或多个表箱接收到同一户表的特征电流信号时，以
所接收的特征电流信号能量值最大的表箱作为对应户表所归属的表箱，因为户表与表箱线
路距离的原因，户表所归属的表箱接受到的特征电流信号能量值必然更大，从而能够更好
的辅助实现表箱与户表之间的唯一性对应归属关系识别。

[0047] 具体实施过程中，结合图3所示，步骤S01中，户表通过宽带载波模块发射特定频率信号，该特定频率信号能够转换为对户表原有工作电压220V做功的特征电流信号。具体的，
由于宽带载波模块通过户表的ACDC转换12V供电，使得发射的特定频率信号会转换为对
220V做功的特征电流信号。

[0048] 具体实施过程中，结合图4所示，步骤S01中，户表发射的特征电流信号叠加在户表原有工作频率为50Hz的工频电流信号中传输。具体的，户表原有工作电压为220V，使得特征
电流信号叠加在50Hz的工频电流信号中传输。

[0049] 本发明中，特征电流信号叠加在户表原有工作频率为50Hz的工频电流信号中传输，即能够通过电流载波信号完成户表归属识别，从而能够更好的辅助实现表箱与户表之
间的唯一性对应归属关系识别。

[0050] 具体实施过程中，步骤S02中，通过耦合和滤波的方式提取工频电流信号中的特征电流信号。具体的，通过1000:1的互感器对工频电流信号进行耦合，以得到特定220V电流信
号。通过高频互感器和滤波电路对特定220V电流信号进行滤波，以滤除工作频率50Hz的电
流信号，并得到对应的特征电流信号。具体的，耦合、滤波前电流信号的波形如图4所示，耦
合、滤波后特征电流信号的波形如图5所示。可见，本发明通过耦合和滤波提取得到了更为
准确、干净的特征电流信号。

[0051] 本发明中，通过耦合和滤波的方式提取到了更为准确和干净的特征电流信号，使得能够更好的确定表箱与户表之间的归属关系，并能够更好的辅助实现表箱与户表之间的
唯一性对应归属关系识别。

[0052] 实施例二：本实施例在实施例一的基础上，进一步公开了表箱与户表关系识别系统。

[0053] 本实施例中公开了一种基于电流载波的表箱与户表关系识别系统，其基于实施例一种的表箱与户表关系识别方法实施，结合图6所示，具体包括：

[0054] 宽带载波模块，设置于户表内，用于在户表内发射出特定频率的特征电流信号并叠加在户表原有的工频电流信号中传输；所述特征电流信号携带有户表唯一性对应的身份
特征信号。具体的，由于宽带载波模块通过户表的ACDC转换12V供电，使得发射的特定频率
信号会转换为对220V做功的特征电流信号。由于户表原有工作电压为220V，使得特征电流
信号叠加在50Hz的工频电流信号中。

[0055] 断路器接收模块，设置于表箱的断路器位置，用于接收户表传输给表箱的工频电流信号，并能够提取工频电流信号中的特征电流信号。具体的，断路器接收模块包括用于对
电流信号进行耦合的1000:1互感器，以及用于对电流信号进行滤波的高频互感器和滤波电
路。

[0056] 中央处理模块，用于接收归属于表箱的对应户表的身份特征信号，并建立表箱与各个对应户表之间的归属关系。具体的，中央处理模块采用现有的MCU微处理器。

[0057] 本发明中，户表能够发射携带有户表唯一性对应身份特征信号的特征电流信号，而表箱通过接收特征电流信号来向获取对应户表的身份特征（例如ID编号等），使得能够有
效的确定表箱与户表之间的唯一性对应归属关系，从而能够提升台区物理拓扑关系的识别
准确性。其次，本发明中通过特征电流信号与工作频率电流信号叠加的方式发送和接收信
号，即能够通过电流载波信号完成户表的归属识别，一方面，电流载波信号只有同分支及以
上层级才会传输，使得同一平行表箱很难接收另一个表箱的特征电流信号；另一方面，电流
载波信号具有传播距离短和衰减快的特性，使得电流载波信号更难被两个或多个表箱同时
接收，进而能够保证表箱和户表归属关系的唯一性识别效果，从而能够提升台区物理拓扑
关系的识别准确性。进一步的，电流载波信号具有功耗小的优势，并且不需要增设大功率的
电力载波信号发生装置，这使得电路改造成本低，从而能够降低台区物理拓扑关系的识别
成本。

[0058] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的
普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手
段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施
本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请
的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作
出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效
果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具
体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。